理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    南海東北部大陸邊緣揭陽凹陷新生代構造演化之研究及斷坳油氣資源特徵
    (2020) 李麗; Li Li
    南海東北部大陸邊緣在新生代時期為被動大陸邊緣,形成珠江口盆地和臺西南盆地,揭陽凹陷位於這兩大盆地的過渡區。臺西南盆地西南部揭陽凹陷區域位於深海區,亦處於臺灣海峽中間地帶,遠離華南陸塊和臺灣島,自2011年兩岸石油公司(中國海洋石油公司和臺灣中油公司)合作開始,才第一次採集了震測剖面資料。 本研究利用新採集的高解析度震測資料,以層序地層學理論為指導,結合構造分析與平衡剖面技術,以及地層水準和垂直方向變化量、速度和加速度計算,完成研究區內地層發育、窪陷結構特徵、新生代構造演化過程及油氣資源特徵的分析總結。 分析認爲:揭陽凹陷是由東北-西南走向的向陸方向傾斜的深大斷裂控制的斷坳,控窪拆離斷層最深處最後彙聚在滑脫面上。張裂初始不整合面(rift-onset unconformity)、破裂不整合面(breakup unconformity)和碰撞不整合面(collision unconformity)把揭陽坳陷新生代地層分隔成了裂谷期(rift)、漂移期(drift)、被動大陸邊緣期(passive margin)三個構造時期。揭陽凹陷具備形成石油天然氣的基本地質條件,陸坡區域顯示的震測似海底反射(BSR, Bottom Simulating Reflector)特徵和火成岩性油氣儲層揭示了非常規油氣藏潛力。
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    南中國海內波對浮游生物群聚組成變化之影響:以培養實驗探討
    (2014) 彭祥瑞; Hsiang-Jui Peng
    內波 (Internal Wave)是一種常見的物理現象,其發生原因為當液體或氣體受密度、溫度變化產生分層現象時,如遇外力 (如:風、水流、海浪等...)便可能產生,這些波形主要為非線性波。內波所造成的擾動劇烈地影響海洋生態系,例如內波破碎化會擾動水體環境,形成強烈的混合作用,並將富含無機營養鹽的深層海水帶到淺層,促進海洋 (浮游)生物生長。本研究於南中國海進行實地培養實驗。實驗以淺、深層海水 (200 m)混和成二組不同比例之實驗組 (深層海水的比例分別為30%、60%)進行培養,並以淺層海水培養之結果做為控制組。期望以不同淺、深層海水混合比例所得之結果,來探討內波擾動與其強度對浮游生物群聚變化的影響。結果顯示,控制組和30%_與60%_實驗組間有顯著的差異,經培養後,無機營養鹽 (硝酸鹽、磷酸鹽、矽酸鹽),在實驗組其濃度顯著減少,但浮游植物生物量 (Chla濃度)與異營細菌豐度則顯著增加,其中又以30%_實驗組變化最顯著。此結果建議,當海洋淺層受內波擾動後,其浮游生物群聚組成會產生改變,以超微浮游植物最先受到生長之促進,而後浮游植物與異營性細菌接續增加,此外浮游植物群聚組成比例也因為內波擾動的強弱差異而有不同之變化。
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    北南海及西菲律賓海浮游性植物族群結構之分析
    (2009) 楊絮涵
    海洋浮游性植物各族群體內獨特的色素組成可成為分析其族群結構的重要訊息。本研究利用高效能液相層析儀(HPLC)分析北南海及西菲律賓海中單細胞藻類體內色素之組成,並利用化學分類運算程式(CHEMTAX)進行藻類族群分布之運算。由於藻種體內各別色素濃度與葉綠素甲濃度比值(pigment ratio)為CHEMTAX推算族群結構之關鍵訊息,本研究以循環收斂運算方式(Latasa, 2007)應用於CHEMTAX的計算,以獲取較可信賴的色素比及族群分布結果。 本研究發現南海北部表水以Cyanobacteria和Prochlorococcus為主要優勢藻種,在浮游植物族群總量上分別占有36+15%和30+12%;SEATS測站則以Prochlorococcus (51%)為優勢藻種;東沙環礁內測站,以Prochlorococcus與diatom為優勢藻種,各別為35+17%和23+3%;綠島西北及西南測站,以Prymnesiophytes (25+2%)及Prochlorococcus (23+4%)為優勢藻種;西菲律賓海以Prymnesiophytes (49+3%)為主要優勢藻種。此結果對於海洋暖化、海水酸化或是人為活動由河川大氣輸出物等環境變遷對於南海北部及西菲律賓海之浮游植物族群分布之影響提供了基礎的背景訊息。
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    2008年晚春到初夏期間台灣周遭海域的二氧化碳交換通量與分佈
    (2009) 賴星宇; Hsin-Yu Lai
    本研究主要是探討台灣周遭海域表水二氧化碳的分佈及其海氣交換通量,並進一步瞭解其變化的成因及與水團分佈的關係。研究時間於2008年晚春初夏(5月28日至7月13日)於南海(South China Sea, SCS)、西菲律賓海(West Philippine Sea, WPS)、台灣西部近岸(Western Taiwan Coast, WTC)和東海(East China Sea, ECS)進行二氧化碳分壓(fCO2)的現場立即偵測,利用”二氧化碳分壓自動分析系統”(Automated Underway pCO2 System)來測量海水與大氣中之fCO2;所量測到的大氣fCO2範圍為367.4~402.2 μatm,其高值均發現在較靠近陸地的區域(台灣、中國大陸、呂宋島),高低濃度相差可達35 μatm。表水fCO2範圍:SCS介於352.3~415.6 μatm(389.3±16.5, n=1400)、WPS介於346.9~399.0 μatm(377.6±5.8, n=840)、WTC介於370.5~407.3 μatm(389.2±4.8, n=836)、ECS介於162~707 μatm(378±69, n=1497),以ECS的變化幅度最大,可達545 μatm;在長江和閩江沖淡水舌(Plume)區域發現海水中有著最低、次低的fCO2值(217、162 μatm),且fCO2分佈隨著經度由西向東而增加,與葉綠素a濃度的分佈趨勢相反,因此海水fCO2分佈主要隨浮游生物量的減少而產生梯度漸增的變化。長江與沿岸湧升流溫度低區,發現到海水中之fCO2分別有顯著的高值(707、676 μatm)存在,此區域有極低的透光度(13.9 %),極高的營養鹽(NO2+NO3)及葉綠素a(Chl-a)(32.2 μM、106.7 mg/m3),此海水含較高的fCO2推測可能來自於長江河水和沿岸湧升的底層水。SCS及WPS海域之水團較為穩定,其fCO2變化梯度均是由陸棚向外洋增加,這是由於近岸海水溫度較低且富含營養鹽葉綠素a,使得海水中的fCO2減少;在外洋區域生物作用較低,主要是反應日夜溫差(0.2~0.3℃),因此在SCS和WPS可清楚看出fCO2白日高晚上低(△fCO2 =7.9)。WTC表水fCO2整體變化幅度不大,但大氣fCO2受控於較接近陸源影響而呈現區域性的峰值。在晚春初夏期間,台灣周遭海域對於大氣來說皆是個二氧化碳的源(source),其二氧化碳溢散至大氣之整體交換通量在SCS約為1.74±2.06 mol C/m2/yr、WPS約為0.54±0.59、NWT約為0.29±0.18和ECS約為0.28±4.94。
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    聖嬰年反聖嬰年期間南海環流的變化
    (2008) 陳嘉隆
    本研究主要是利用整合過的衛星測高資料,選取1996年至1999年的實測資料進行分析,並利用Wu等人(1999)的衛星測高資料同化三維海洋環流數值模式的結果,分析1996年至1999年的模式資料。利用兩者進行對照,來探討南海表面環流在1996-1999年正常、聖嬰、反聖嬰現象發生期間的海表面高度變化與表面流場的改變情形。 研究結果顯示,在聖嬰與反聖嬰期間由於季風強弱的改變,顯示南海表面環流有年際變化:在聖嬰期間的冬季環流、邊界流減弱,其後的夏季偶極現象消失;在聖嬰之前的夏季偶極現象增強;在反聖嬰期間冬季環流、邊界流增強 。此外,在反聖嬰期間,呂宋冷渦有減弱消失的情形,但是在2月仍然出現。 春季四月在越南東方外海有反氣旋式環流出現,但是沒有明顯的年際變化。 由於高頻的訊號經過模式處理,更容易看出主要的中尺度特徵,例如夏季的偶極構造、呂宋外海與越南外海的正/負 SSHA區域的季節變化、海盆的氣旋式/反氣旋式環流等等,能夠重現南海表面環流的面貌。 900公尺深的流場在海盆西部比東部明顯。在夏季時,海盆西部越南中心外海附近的逆時針環流範圍大小與表層偶極的明顯與否有關:1997年表層偶極明顯時,900公尺深的逆時針環流減弱變小;1998年偶極不明顯時,900公尺深的逆時針環流變大。冬季時,海盆東部,也就是呂宋島西部外海,海水向北流的流速改變地區與呂宋冷渦的位置相符:1997年,呂宋冷渦範圍較大,900公尺深處海水北流速度也變快;1998年、1999年呂宋冷渦減弱近消失,900公尺深處的海水北流速度減弱。模式結果顯示了900公尺深處的海水流場有自己的系統但也有年際變化,並且與表面流場變化有關。聖嬰、反聖嬰時期表面流場有所變化, 900公尺深的海水流場也有變化。
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    南海北部大陸邊緣東沙-澎湖隆起構造演化之研究
    (2017) 黃進達; Huang, Chin-Da
    南海北部大陸邊緣於中生代屬於活動大陸邊緣。然而,由於新生代被動大陸構造演化的變動,導致中生代遺留構造研究困難,只有極少數文獻報導過此區域中生代的構造演化。本研究以南海北部大陸邊緣東沙-澎湖隆起地區之震測剖面資料進行解釋,佐以位於此地區之MZ-1-1井的古生物定年、碎屑鋯石鈾鉛定年、井壁岩心氬氬定年等年代控制,及地球化學分析等作為研究資料。根據震測剖面解釋,可以發現一系列由正斷層再活動而形成之高角度逆衝斷層與褶皺,顯示出構造反轉的證據。利用定年控制,本研究認為此構造反轉事件可能開始於早白堊紀,於晚白堊紀發展,並於新生代前結束;震測解釋可劃分出其影響範圍大約100公里寬,局限於東沙-澎湖隆起地區。藉由南海的古地理重建模式可知,此構造反轉可能源於晚白堊紀時期,海底火山(seamount),主要為卡拉棉群島(Calamian Islands)─現在位於北巴拉望地塊(North Palawan block),與南海北部大陸邊緣的碰撞所造成。
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    南海之物理-生物耦合模式研究(I)
    (行政院國家科學委員會, 2002-10-31) 吳朝榮; 劉康克
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    「東南亞河川流域及海洋之碳循環」(III)
    (2006-12-22) 陳鎮東; 楊盛行; 莊秉潔; 林曉武; 王樹倫; 吳朝榮; 彭宗仁; 羅建育
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    東南亞河川流域及海洋之碳循環---總計畫(II)
    (2005-12-23) 陳鎮東; 王樹倫; 林曉武; 吳朝榮; 莊秉潔; 彭宗仁; 楊盛行; 鄭利榮; 鍾竺均; 羅建育; 王冰潔; 黃國銘
    碳循環與全球溫室效應及聖嬰現象息息相關,十餘年來國際間之大型計畫,如全球海洋通量聯合研究(Joint Global Ocean Flux Study,由International Geosphere Biosphere Programme及Scientific Committee on Oceanic Research共同組成),全球海洋環流實驗(World Ocean Circulation Experiment,由聯合國系統之World Climate Research Programme贊助)及海陸地區交互作用(Land-Ocean Interaction in the Coastal Zone,由IGBP贊助)均以海洋之碳循環為主軸。然而JGOFS及WOCE之重點為大洋,而LOICZ之重點為河川、河口及沿海地區。近年來JGOFS及LOICZ已開始注意邊緣海之研究,並在報告人之倡導下,成立了JGOFS/LOICZ Continental Margins Task Team(CMTT),由報告人擔任第一任主席。我國在CMTT始終保持相當影響力,如國科會海科中心前主任劉康克曾擔任CMTT共同主席,目前依然負責CMTT總結報告書之編撰。然而,一則JGOFS計畫已於2003年底結束,二則為求跨領域之進展,IGBP與International Human Dimensions Programme(IHDP)、WCRP及DIVERSITAS將以碳、水、食物及人體健康四大主軸為經,海、陸及大氣三領域為緯,繼續推動今後十年之第二階段研究,並於2002年1月共同成立聯合碳研究計畫(Global Carbon Project; GCP),IGBP推薦報告人擔任GCP科學指導委員會之委員。IGBP及GCP均認為今後全球變遷研究應加強區域性計畫。有鑑於上述國際全球變遷研究之最新進展,以及我國在全球變遷研究東南亞區(SARCS)之主導地位,報告人提出「東南亞河川流域及海洋之碳循環計畫」,並由國科會永續會資助,92年8月起開始執行台澎金馬地區及南海海盆之水域碳循環研究。重點如下:(1)南海海盆真光層、中層水、底層水及沈積物內之碳循環及與菲律賓海、蘇祿海、巽它海峽之交換;(2)南海周邊地區河川、湖沼、水庫所釋出至大氣之CO2、CH4及N2O通量,以及沈積物所儲藏之有機及無機碳;(3)南海周邊地區河川所輸送入海之溶解態及顆粒態有機與無機碳通量;(4)上述碳通量於河川、湖泊、大陸棚、大陸坡及南海海盆之反應、變化及最終去處;(5)地下水與海洋交換之關聯;(6)氣候海洋模式及海陸交互作用;(7)興建水庫後河川碳通量之變化,及對沿海地區及大陸棚湧升流、底棲生物及漁業之影響;及(8)大氣沈降中之微量元素(鐵、磷及硝酸鹽等)對生產力之影響。總計畫負責安排航次及地下水之採樣。以上結果可作為其它海盆之參考及供GCP全球循環模式使用。其中第(6)項亦可供IGBP II之水循環以及食物兩大研究群參考。上述研究除需要海洋化學學者外,尚需地球化學及海洋生物學者之支援。本計畫已完成之採樣包括河川流域與海域等區域。河川流域採樣包括台灣本島河川與湖泊;大陸地區於長江口及福建九龍江以南之河流,包括九龍江、珠江與各支流;東南亞部份包括越南、寮國、柬埔寨、泰國、緬甸、馬來西亞、新加坡、印尼、汶萊及菲律賓之數十條河流。海域部分已前往珠江口及湄公河口,進行由河口、大陸棚、大陸坡至南海海盆之採樣。原則上每年除於台灣採樣三、四次之外,會安排一次至南海周邊國家之河川流域採樣一次。海上工作則擬每年申請三十天之海研一號及十六天之海研三號船期,儘可能逐年前往珠江口、湄南河、紅河和湄公河口外,進行由河口、大陸棚、大陸坡至南海海盆之採樣。由於生物作用影響碳循環甚巨,因此與生物生長密切相關之N、P及葉綠素,亦為除了碳因子(pCO2, pH, alkalinity, PIC, POC, DOC及DIC)之外之重要分析項目。同時,南海之相關研究免不了需周邊國家配合,方可順利取得主要河川及各國大陸棚上之資料,因此已由SARCS祕書處取得經費,先後資助了11個SARCS會員國之相關計畫,目前已有泰國、寮國、越南、馬來西亞、新加坡、印尼及菲律賓學者參與。也辦理了二次為期二週之South China Sea Regional Carbon Project Training Workshop,以求提升東南亞周邊國家相關研究人員之測量能力。2006年11月將再行辦理此訓練營。